受火山爆發(fā)后冷卻效應(yīng)啟發(fā)
2015年開始,被藍(lán)色海洋環(huán)繞的南非第二大城市開普敦連續(xù)幾個(gè)冬季遭受了百年不遇的干旱。按照預(yù)估,開普敦需要在2018年4月12日關(guān)閉供水系統(tǒng)、限制居民用水,這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)當(dāng)時(shí)被叫作“零日”,人們也把這次事件稱作“零日”危機(jī)。雖然通過(guò)削減市政用水,同時(shí)緊急調(diào)配農(nóng)業(yè)用水,開普敦這次“零日”危機(jī)得以避免。但相關(guān)
專家認(rèn)為,當(dāng)?shù)氐母珊惮F(xiàn)象與地球氣候變化息息相關(guān),要徹底消滅“零日”危機(jī),還需要從整個(gè)地球的氣候系統(tǒng)入手。
“干旱、洪澇災(zāi)害,是地球系統(tǒng)氣候變化的表現(xiàn)形式之一,在地球氣候變化歷史上都是存在的。”浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院副教授高超超在接受記者采訪時(shí)表示,過(guò)去100多年,人類活動(dòng)加劇了溫室效應(yīng),全球變暖現(xiàn)象愈演愈烈,地球表面的蒸發(fā)量增加,整個(gè)地球系統(tǒng)原有的水循環(huán)被改變,目前大氣系統(tǒng)里的水熱資源更豐富,但這些水可能會(huì)集中在某段時(shí)間降落在某個(gè)區(qū)域。相應(yīng)的,其他地區(qū)或該地區(qū)的其他時(shí)段降水會(huì)大幅減少,干旱發(fā)生的頻率和強(qiáng)度也就隨之上升。
為了抗擊氣候變化影響,科學(xué)家們開展了相應(yīng)的地球工程研究。太陽(yáng)輻射管理就是地球工程之一。據(jù)了解,太陽(yáng)輻射管理的想法是受到了火山爆發(fā)后冷卻效應(yīng)的啟發(fā)。
1991年菲律賓皮納圖博火山爆發(fā),向大氣中釋放了大量二氧化硫和硫化氫氣體,形成硫酸鹽氣溶膠。這些氣溶膠在一定程度上反射了太陽(yáng)的短波輻射,減少了大氣中的熱量,給地表帶來(lái)了降溫效應(yīng),數(shù)據(jù)顯示,1992至1993年間地球溫度下降了約0.4℃。由此,有科學(xué)家開始建議用配有特殊裝置的飛機(jī)在平流層噴灑氣溶膠,來(lái)復(fù)制這種火山效應(yīng)。
高超超告訴記者,2006年前后,兩位美國(guó)科學(xué)家開展過(guò)一項(xiàng)地球工程項(xiàng)目研究,提出在距離地面大約20公里的平流層處高度部署材料,有望將人類活動(dòng)增加的輻射熱量減少一半。此次開普敦大學(xué)科學(xué)家發(fā)布的研究成果,是在考察過(guò)這個(gè)工程后,認(rèn)為可以利用該工程項(xiàng)目模型,將一種特定類型的粒子釋放到大氣中阻擋陽(yáng)光,一旦成功的話,有望將“零日”危機(jī)發(fā)生的幾率降低90%。
為什么反射粒子一定要噴射到平流層中呢?高超超告訴記者,哈佛大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)曾對(duì)此做了專門研究。他們發(fā)現(xiàn),如果粒子噴射到距離地面更近的對(duì)流層,它可能很快會(huì)隨天氣過(guò)程比如降水降落到地面,起不到長(zhǎng)期反射太陽(yáng)輻射的作用。而平流層相對(duì)干燥,空氣不易產(chǎn)生對(duì)流,且大氣運(yùn)動(dòng)多是水平方向,有利于反射粒子穩(wěn)定發(fā)揮作用。大氣中平流層再往上的部分是中間層,這里的空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)盛,如果將反射粒子發(fā)射到這個(gè)區(qū)域,粒子很有可能隨著氣體流動(dòng)進(jìn)行無(wú)規(guī)律擴(kuò)散,并且發(fā)射到這里的成本也會(huì)相對(duì)較高。
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